Scheda UNO R3 ATmega328P CH340 ultimo aggiornamento 30 marzo 2019

Indice

• Descrizione;

• Caratteristiche;

• Schema elettrico;

• I datasheet dei principali componenti;

• Processore;

• Memoria;

• Pin connettore POWER;

• Pin connettore DIGITAL (PWM ~);

• Pin Analogici;

• Pin speciali;

• Installazione del driver CH340G.

Descrizione

Quello qui presentato è un clone dell'Arduino UNO R3 versione SMD, viene venduta dalla HiLetgo il cui negozio online potrete trovare su AMAZON.  La scheda è analoga come funzionamento all'originale, basato sul processore Atmega328P, è programmabile via USB senza utilizzare un programmatore speciale utilizzando il chip CH340.
Il pacchetto include:

• 1 x UNO R3 ATmega328P CH340

• 1 x Cavo USB

• 1 x Pinstrip maschio pin dritto 2.54 millimetri di passo

Schema elettrico

Lo schema del circuito di alimentazione comprende i seguenti componenti principali:

• Presa si alimentazione tipo DJK-02A

• Presa USB

• Regolatore NCP1117ST50T3G – per la tensione 5.0V

• 1 dei comparatori presenti in  LM358

• Transistore Q1 tipo SI2301DS (A1SHB)

L’alimentazione può essere fornita via USB Tipo B protetta dal fusibile PT che si interrompe la connessione se la corrente consumato dalla porta USB, è superiore a 500 mA.

Se l’alimentazione è fornita tramite la presa, la corrente scorre attraverso il diodo D1, e l'alimentazione è fornita al regolatore di tensione del circuito integrato NCP1117ST50T3G 5 volt. Dalla sua uscita arriva la tensione di alimentazione stabilizzata degli elementi del circuito della scheda.
Uno dei comparatori interni al chip LM358 con l’aiuto di Q1 hanno il compito di analizzare il livello di tensione proveniente dalle due fonti di alimentazione è in base ai componenti del partitore R14/R15 scelgono automaticamente quale sia la fonte di alimentazione da utilizzare.
Il Chip CH340G è utilizzato per la comunicazione con PC tramite porta USB, convertendo i segnali programmazione di dispositivi esterni, tramite l'interfaccia RS232, il connettore X1 si trova sulla scheda.

Normalmente la tensione 3,3V è fornita dal Chip CH340G, ma questa non sarebbe superiore ai 50 mA, sulla scheda è invece presente lo stabilizzatore U5  LM6206-3.3 N3(662K) di tipo a basso rumore e basso valore di dropout che eroga sino a 250 mA.
Il pulsante di ripristino è collegato al resistore R13. Il connettore per la programmazione in-circuit ICSP è collegato ai contatti dell'interfaccia SPI del processore. Le uscite del processore sono collegate ai connettori situati ai bordi della scheda. Il secondo amplificatore operazionale presente nel chip LM358 viene utilizzato per proteggere dal carico la porta del processore e permettere l’accensione del led collegato al pin 13 e che riporta la sigla L sul PCB.
Per visualizzare la modalità operativa sulla scheda Uno R3 CH340, ci sono quattro LED:

• ON - accensione

• RX - trasferimento dati

• TX - trasferimento dati

• L - contatto con i/o D13

I Datasheet dei principali componenti

NCP1117-5 Low-Dropout Positive Fixed Voltage Regulators 1.0 A
Piedinatura	Datasheet	Foto dell'integrato

LM 358  Low Power Dual Operational Amplifiers
	Codice RS - 858-427
Piedinatura	Datasheet	Foto dell'integrato

LM6206N3 Low Dropout CMOS Voltage Regulators
Piedinatura	Datasheet	Foto dell'integrato

Si2301DS P-Channel 1.25-W, 2.5-V MOSFETin pakage SOT-23
Piedinatura	Datasheet	Foto del transistor

CH340G  USB to serial chip
Piedinatura	Datasheet	Foto dell'integrato

Processore ATmega328 8-bit Microcontroller with 32K Bytes In-System Programmable Flash
Piedinatura	Datasheet	Foto dell'integrato

Processore

Il cuore della scheda UNO è rappresentato dal processore ATMEGA328 in versione SMD un microcontrollore ad alte prestazioni con bus a 8 bit prodotto dalla Atmel con architettura di tipo RISC (acronimo di Reduced Instruction Set Computer) le caratteristiche salienti di questo processore sono:

• Memoria flash da 32KB ISP con possibilità di lettura/scrittura
• Memoria EEPROM da 1KB
• Memoria SRAM da 2KB.
• 23 porte general purpose di I / O
• 32 registri di lavoro general purpose
• Tre flessibili timer / contatori con modalità di confronto
• Possibilità d’interrupts esterni e interni,
• Una seriale USART programmabile,
• Un’interfaccia seriale a 2fili compatibile I2C
• Una porta SPI seriale
• 6 convertitori A / D a 10-bit
• Timer watchdog programmabile con oscillatore interno
• Cinque modalità di risparmio energetico selezionabili via software.
• Tensione di funzionamento compresa tra 1,8-5,5 volt.

La memoria

Il microcontrollore ATmega328 dispone di 32 kB di memoria di programma, della quale 0,5 kB sono usati per il bootloader, abbiamo poi di 2 kB di SRAM (Static Random Access Memory) ed 1 kB di EEPROM che possiamo leggere o scrivere utilizzando la EEPROM library.

Pin connettore POWER

Tutte le tensioni sono disponibili sui pin del connettore POWER

• Vin; restituisce la tensione applicata dall'alimentatore al plug e può essere usato per alimentare altri circuiti che dispongano già di un regolatore di tensione (ad esempio gli shield applicati al modulo);

• GND; è il contatto di massa (GND).

• 5 V; fornisce i 5 volt prelevati dall'uscita del regolatore interno ed è utile per alimentare altri circuiti compatibili con i 5 volt;

• 3.3V; questo pin fornisce i 3,3 volt ricavati dal regolatore corrispondente e consente di alimentare circuiti compatibili con tensioni di 3,3 volt (la massima corrente prelevabile e di 150 mA);

• RES Portando questa linea a livello basso permette di resettare il microcontrollore. Generalmente utilizzato per aggiungere un pulsante di reset sugli shields esterni. La funzione corrispondente può essere attivata anche tramite il pulsante presente sulla scheda Arduino;

Connettore POWER

Pin connettore DIGITAL (PWM ~)

Ciascuno dei 14 pin digitali  presenti sulla Arduino Uno può essere utilizzato indifferentemente come un ingresso o un'uscita, utilizzando le funzioni pinMode(), digitalWrite(), e digitalRead().
Le uscite operano a 5 volt e ogni pin può fornire o ricevere un massimo di 40 mA ed è dotato di una resistenza pull-up (sconnessa di default) del valore di 20-50 kΏ. Inoltre, alcuni pin hanno funzioni specializzate:

Connettore Pin Digitali
 

• Pin: 0 (RX) e 1 (TX): possono essere utilizzati per ricezione (RX) e trasmissione (TX) dei dati seriali TTL. Questi sono collegati ai pin corrispondenti della porta USB-TTL del Chip CH340G.

• Pin 2 e 3: possono essere configurati come trigger per eventi esterni, come ad esempio il rilevamento di un fronte di salita o di discesa di un segnale in ingresso.

• Pin 3, 5, 6, 9, 10 e 11: possono essere configurati via software con la funzione analogWrite() per generare segnali PWM con risoluzione di 8 bit. Tramite un semplice filtro RC è possibile ottenere tensioni continue di valore variabile.

• Pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK): possono essere programmati per realizzare una comunicazione SPI, utilizza un’apposita libreria SPI.

• Pin 13 è connesso a un LED interno alla scheda, utile per segnalazioni di diagnostica. Quando il livello del pin è HIGH, il LED è acceso, quando il livello del pin è LOW, è spento.

• GND; è il contatto di massa (GND).

• AREF. Tensione di riferimento per gli ingressi analogici. Utilizzato con analogReference().

• SDA e SCL permettono di realizzare una comunicazione nello standard I2C a due fili, in abbinamento alla libreria Wire.

Pin Analogici

La Uno R3 ha 6 ingressi analogici etichettati da A0 ad A5, ognuno dei quali fornisce 10 bit di risoluzione (in pratica 1024 valori diversi). Per impostazione predefinita possono misurare una tensione di 5V riferita a massa, anche se è possibile cambiare l'estremità superiore del loro intervallo utilizzando il pin AREF e la funzione analogReference().
Inoltre, come per i pin digitali alcuni piedini hanno funzionalità specifiche:

Connettore Pin Analogici

I pin A4 (SDA) e A5 (SCL). permettono di realizzare una comunicazione nello standard I2C a due fili, in abbinamento alla libreria Wire.

Pin speciali

La Uno R3 ha alcuni pin speciali rispetto alla versione classica, in particolare:

• RX, TX, 5V, GND:Questi pin sono collegati ai pin RX-TX del processore, analoghi ai pin D0 e D1

• SCL, SDA, 5V, GND: questi pin permettono di collegare dispositivo compatibili  comunicazione nello standard I2C a due fili, come per esempio un display LCD

• 3.3V, 3.3V, GND, GND : permettono l'alimentazione di dispositivi che necessitano di questa tensione di alimentazione, con un assorbimento massimo di 250 mA.

• X1 - Il connettore X1 è direttamente collegato con l'integrato CH340 e che permette la programmazione bootloader.

Connettori Pin Speciali

 Installazione del driver CH340G

Come spiegato la scheda utilizza come convertitore USB-seriale il chip CH340G  invece che il più diffuso chip di FTDI, siccome Windows non supporta nativamente questo chip, il modulo non viene riconosciuto.

Per questo motivo è necessario scaricare il driver dal sito ufficiale del fornitore (sfortunatamente è in cinese ma google traduttore verrà in vostro aiuto). Una volta eseguito l’unzip del pacchetto, è possibile procedere con l’aggiornamento del driver per la periferica:

Dopo l'apertura della finestra si effettuerà l'installazione dei driver, che avverrà in automatico premendo INSTALL
A fine procedura sarà mostra la seguente finestra

A questo punto collegando il modulo, questo sarà riconosciuto e Windows configurerà correttamente la nuova porta COM

Il successo sarà anche rappresentato dal successo della programmazione di uno sketch di prova come "Blink" in cui il led L  inizierà a lampeggiare